線束裝配商正在使用3D打印定制連接器

多年來，線束制造商僅將3D打印用于基本夾具和工具、原型應(yīng)用或?qū)Τ善肪€束進(jìn)行連續(xù)性測試所需的連接器。不過，現(xiàn)在，3D打印機(jī)供應(yīng)商已經(jīng)推出了機(jī)器，使公司能夠經(jīng)濟(jì)地打印各種連接器和固定裝置。

“能夠定制我們3D打印的線束組件是一個(gè)很大的好處，但還有其他好處，例如糾正缺陷和更快地完成項(xiàng)目，”制造電線的ElectrexI工程服務(wù)總監(jiān)Tim Buhler承認(rèn)自1970年代后期以來，越野車和公路專用卡車的線束很難制造。

“提高線束質(zhì)量的需求是我們開始3D打印零件的主要原因，包括測試夾具、將電線固定到板上的夾子，以及幫助組裝人員定位、定向和識(shí)別線束上的連接器的支架?！?/p>

3D打印還使Electrex能夠幫助其客戶。例如，去年，該公司為生產(chǎn)拖拉機(jī)的優(yōu)先客戶打印了一種獨(dú)特的連接器，用于對線束進(jìn)行功能和連續(xù)性測試。這提高了線束的質(zhì)量。

直到最近，只有汽車和航空航天等成熟行業(yè)的制造商使用3D打印來發(fā)揮自己的優(yōu)勢?，F(xiàn)在，線束制造商也在做同樣的事情，鑒于影響制造的供應(yīng)鏈問題，時(shí)機(jī)再好不過了。

3D打印的傳統(tǒng)優(yōu)勢——例如節(jié)省金錢和時(shí)間，以及享受更大的設(shè)計(jì)自由度和材料靈活性——吸引裝配商與其他制造商一樣多。但是，增材制造也使線束裝配商每天減少對第三方零部件供應(yīng)商的依賴。

聽Stratasys商業(yè)應(yīng)用工程師Allen Kreemer說，僅使用3D打印來制作原型連接器的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。他說，得益于2021年7月推出的StratasysH350機(jī)器，線束制造商現(xiàn)在可以按需生產(chǎn)高質(zhì)量的連接器。

“H350使用的先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)投入使用近15年，從本世紀(jì)初在拉夫堡大學(xué)完成的研究工作開始，”Kreemer解釋道?！暗?，直到最近幾年，它才準(zhǔn)備好用于線束和其他市場。其中包括汽車、白色家電、電子產(chǎn)品、重型設(shè)備和休閑車行業(yè)。”

Stratasys的商業(yè)應(yīng)用工程師Alec Logeman指出，H350的關(guān)鍵是其選擇性吸收融合（SAF）技術(shù)。SAF使用反向旋轉(zhuǎn)的滾筒將粉末層涂覆到打印床上，然后使用吸收液對零件層進(jìn)行成像。然后通過使紅外燈在整個(gè)印刷床跨度上通過，這些層被熔化和熔合。

工業(yè)級(jí)壓電打印頭將流體應(yīng)用于指定區(qū)域，以創(chuàng)建每個(gè)零件的橫截面。該過程始終在整個(gè)打印床上以相同的方向執(zhí)行，以提供均勻的熱體驗(yàn)和零件一致性，無論它們在構(gòu)建中的位置如何。

“制造商可以根據(jù)他們想要的任何引腳數(shù)定制任何形狀的打印連接器，”Logeman說?！坝∷⑦B接器主體取代了通常注塑成型的連接器，并且插針在單獨(dú)的過程中插入。

“在H350上，其大型工作范圍（315x208x293毫米）使公司能夠在13小時(shí)內(nèi)3D打印多達(dá)200個(gè)標(biāo)準(zhǔn)三引腳Molex型連接器，”Logeman繼續(xù)說道。“在同一空間內(nèi)可以打印近400個(gè)較小的連接器。生產(chǎn)量會(huì)因最終用戶而異，但無論公司是每周還是每年打印數(shù)千個(gè)連接器，打印機(jī)都具有成本效益?！?/p>

對于H350，Stratasys使用第三方認(rèn)證的粉末材料PA11，而不是樹脂或燈絲。PA11是一種生物基塑料，由源自可持續(xù)蓖麻油的可再生原料制成。

“要在切換到3D打印時(shí)獲得最佳生產(chǎn)零件，請考慮將設(shè)計(jì)用于增材制造實(shí)踐，”Kreemer建議道。“在調(diào)整現(xiàn)有設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)施這些策略可以使零件制造得更快、更便宜、更好。”

組裝人員在組裝過程中使用各種類型的固定裝置將線束安裝到電路板上。一種類型是每個(gè)連接器都插入其中的塑料支架或蓋子。

惠普公司AMS地區(qū)業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Isabel Sanz表示，惠普的JetFusion5200和5210型號(hào)非常適合3D打印連接器支架。兩臺(tái)機(jī)器都使用Multi-JetFusion（MJF）技術(shù)進(jìn)行大批量生產(chǎn)。MJF具有一個(gè)帶有打印頭的可拆卸構(gòu)建單元，該打印頭一次將熔合劑噴射到二維層（0.003英寸厚）形狀的粉末（PA11或PA12）表面上。然后紅外燈加熱并熔化粉末，然后沉積另一層粉末，并重復(fù)該過程。

每臺(tái)打印機(jī)的工作范圍為15x11x15英寸，噴射系統(tǒng)每英寸每秒可精確噴射3000萬滴定影劑。根據(jù)需要，打印頭可以將細(xì)化劑涂抹在預(yù)期定影區(qū)域旁邊的區(qū)域上，以防止熱滲出并提高零件性能。該代理還產(chǎn)生諸如圓形邊緣之類的特征，以防止線束裝配期間電線和連接器損壞。

Stratasys商業(yè)應(yīng)用工程師Alec Logeman指出，H350的關(guān)鍵是其選擇性吸收融合（SAF）技術(shù)。SAF使用反向旋轉(zhuǎn)的滾筒將粉末層涂覆到打印床上，然后使用吸收液對零件層進(jìn)行成像。然后通過使紅外燈在整個(gè)印刷床跨度上通過，這些層被熔化和熔合。

“任何一種型號(hào)都可以在一個(gè)打印作業(yè)周期內(nèi)打印多達(dá)184個(gè)支架，其中包括11小時(shí)的打印，然后是36小時(shí)的冷卻，”Sanz解釋道?！拔覀兊臏y試和研究表明，印在5200系列上的支架可將交貨時(shí)間從2周縮短到6周，縮短到1天。當(dāng)以每天250到300個(gè)的速度制造時(shí)，持有者的成本從每部分6美元到7美元不等。與CNC加工的刀柄相比，這意味著最多可節(jié)省75%?！?/p>

Electrex在其北美地區(qū)（運(yùn)營著12臺(tái)2D和3D打印機(jī)堪薩斯州3臺(tái)，墨西哥9臺(tái)），以生產(chǎn)各種夾具和連接器支架。其主要打印機(jī)是Comgrow制造的CrealityEnder5Plus模型，該模型使用熔融沉積建模（FDM）工藝。打印機(jī)將熔化的長絲材料（逐層沉積在構(gòu)建平臺(tái)上，直到部件完成。

“我們的大部分零件都使用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成打印機(jī)，”Buhler指出?！八鼈兊某叽缱畲鬄?2平方英寸，大多數(shù)部件的尺寸小于6平方英寸，小到1平方英寸?！?/p>

線束制造商Cesar-ScottInc.（CSI）也依賴基于FDM的3D打印機(jī)來生產(chǎn)連接器支架。他們的Atom工業(yè)打印機(jī)（來自TCCPrint）在12英寸見方的工作臺(tái)內(nèi)制造PLA或丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）部件。

CSI成立于1988年，從1994年開始生產(chǎn)線束，從2012年開始生產(chǎn)開關(guān)線束。這種類型的線束為燃?xì)庠睢竞腿細(xì)饪炯芤约捌渌娖魃系?a target="_blank">電子火花模塊供電。

“自2015年以來，我們一直在3D打印我們的大部分原型開關(guān)，以及連接器支架、夾具、固定裝置以及機(jī)器安全防護(hù)裝置和備件，”所有者兼聯(lián)合創(chuàng)始人C.Gustavo Farell解釋道?！叭ツ?，我們制造了近500，000根線束，每根線束都有4到5個(gè)開關(guān)和2到10根電線。對我們來說，使用3D打印的主要好處是它加快了失敗的速度，”Farell繼續(xù)說道?！拔业囊馑际?，我們打印錯(cuò)誤零件的速度越快，我們就可以為正確的零件制造用于生產(chǎn)的模具，效率和成本效益就越高。平均而言，大約需要3次嘗試才能做到正確?！?/p>

Farell說CSI以多種顏色打印支架以匹配連接器的顏色。這有助于確保組裝人員將正確的連接器放置在支架中，并將正確的電線放置在連接器中。顏色包括白色、透明白色、黑色、紅色、藍(lán)色和綠色。大多數(shù)支架是一到兩平方英寸，但可以大到八平方英寸。

CSI在其線束中使用的一些開關(guān)由第三方打印并寄回。Farell表示，這些開關(guān)需要通過立體光刻（SLA）印刷工藝安裝到PCB上。

該過程及其設(shè)備可確保開關(guān)滿足機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的更高溫度和分辨率要求。低端設(shè)備可能并不總是滿足這些要求。這項(xiàng)工作由多家公司以及德克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校的3D工程和增材制造技術(shù)中心完成。

Stratasys的H350和OriginOne打印機(jī)都可以3D打印連接器支架。后一種型號(hào)支持高達(dá)192x108x370毫米的零件尺寸，并可打印尺寸小于50微米的細(xì)節(jié)。

經(jīng)認(rèn)證的第三方材料包括工業(yè)樹脂，以及耐高溫、耐用的彈性體、通用和醫(yī)療級(jí)材料。OriginOne的可編程PhotoPolymerizationP3軟件精確地協(xié)調(diào)光、溫度、拉力和氣動(dòng)，以優(yōu)化零件質(zhì)量。

幫助線束安裝的配件也可以進(jìn)行3D打印。其中包括夾具、支架、安裝支架和布線輔助工具。

最近，電纜管理專家Hellermann Tyton（HT）聘請F(tuán)ast Radius來3D打印自定義布線輔助設(shè)備，HT工作人員將這些輔助設(shè)備連接到成品線束上，以便于安裝在車輛中。輔助設(shè)備的大尺寸和復(fù)雜性迫使HT工程師將設(shè)計(jì)分成多個(gè)較小的部分，然后在HPJetFusion機(jī)器上打印。

HT的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師Ethan Fish表示，F(xiàn)astRadius僅在六周內(nèi)就為第一次運(yùn)行提供了3，000多個(gè)部分。HT工人隨后將這些零件組裝成1，235個(gè)零件。每個(gè)打印部分的長度接近13英寸，最終組裝出來的長度接近46英寸。

為該項(xiàng)目雇用FastRadius幫助HT為其汽車客戶消除了注塑模具和試驗(yàn)的前期成本。HT還節(jié)省了近兩個(gè)月的項(xiàng)目交付時(shí)間和近100萬美元的項(xiàng)目總成本。

一些組件供應(yīng)商更喜歡自己進(jìn)行3D打印。例如，TEConnectivity最近應(yīng)航空制造商的要求為其D369連接器設(shè)計(jì)并3D打印了一個(gè)原型安裝支架。支架與安裝在飛機(jī)外殼內(nèi)的連接器正確且牢固地匹配。

除了快速需要支架外，制造商還要求它由航空級(jí)材料制成，精度為±0.002英寸。持有人還必須通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的適航性和環(huán)境測試，以防止在各種操作條件下發(fā)生故障。

由于過去的經(jīng)驗(yàn)，TEConnectivity的工程師在該項(xiàng)目中使用了Stratasys OriginOne。與此同時(shí)，Stratasys的專家與Henkel Loctite合作開發(fā)了一種用于該應(yīng)用的阻燃光聚合物。

審核編輯 ：李倩